電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到石油開采領(lǐng)域，尤其涉及到一種電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，游梁式抽油機采用間抽控制器、星/三角轉(zhuǎn)換控制器、可控硅調(diào)壓節(jié)能控制器、無功補償節(jié)能控制器等油田常用的節(jié)能控制器，間抽控制器一般適合運行于能夠自由停車和啟動的環(huán)境，當(dāng)油井供液不足或者栗充滿度不足時，停抽一段時間，再次啟動，抽油機的電動機處于間歇工作狀態(tài)，具有一定節(jié)能效果；星/三角轉(zhuǎn)換控制器、可控硅調(diào)壓節(jié)能控制器、無功補償節(jié)能控制器也有一定的節(jié)能效果，上述傳統(tǒng)技術(shù)雖然比較簡單，容易實現(xiàn)，但是存在系統(tǒng)運行效率較低、人員維護成本較高等缺點，出現(xiàn)逐漸被新技術(shù)替代的趨勢。
[0003]而且由于在工程領(lǐng)域速度控制是常用的模式，為廣大工程技術(shù)人員熟悉和采用。抽油機控制通常也采用速度控制，既速度作為被控制量，采用常規(guī)PID控制，系統(tǒng)以恒定速度運行。工程師通常追求速度控制精度，由于游梁式抽油在電機一個周期內(nèi)機負載變化較大，這將導(dǎo)致電機在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，多數(shù)時間是電動狀態(tài)，少數(shù)時間段電流很小，甚至是發(fā)電運行狀態(tài)，這樣電機的功率因素較低，導(dǎo)致供電線路損耗增大，系統(tǒng)運行效率降低。同時由于系統(tǒng)效率低，電機一部分能量變?yōu)橛泻o益的熱能，這將導(dǎo)致選擇較大容量的電機，造成大馬拉小車現(xiàn)象，進一步降低系統(tǒng)的運行效率，增加系統(tǒng)硬件成本。這個情況在采用異步電機驅(qū)動或者采用同步電機驅(qū)動配普通變頻器開環(huán)控制時更加明顯，而且由于異步電機驅(qū)動、開環(huán)控制制約，難以進一步提高系統(tǒng)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了克服上述問題，提供一種電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器。
[0005]本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器，是由積分學(xué)習(xí)控制器、內(nèi)環(huán)速度控制器、轉(zhuǎn)矩控制器、轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊、電機驅(qū)動器、電機和電機速度檢測器構(gòu)成，積分學(xué)習(xí)控制器、內(nèi)環(huán)速度控制器、轉(zhuǎn)矩控制器、轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊、電機驅(qū)動器和電機依次電路聯(lián)接，電機速度檢測器分別與積分學(xué)習(xí)控制器、內(nèi)環(huán)速度控制器和電機電路聯(lián)接，積分學(xué)習(xí)控制器與轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊電路聯(lián)接。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，積分學(xué)習(xí)控制器為PID控制器。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，內(nèi)環(huán)速度控制器為P控制器。
[0008]本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制方法，具體工作步驟如下:
(1)在令平均功率和平均轉(zhuǎn)速一定的條件下，設(shè)定電機給定轉(zhuǎn)速和電機給定轉(zhuǎn)矩，送至積分學(xué)習(xí)控制器；
(2)積分學(xué)習(xí)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)條件利用電機給定轉(zhuǎn)速和電機給定轉(zhuǎn)矩計算得到轉(zhuǎn)矩限定區(qū)域，送至轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊；
(3)積分學(xué)習(xí)控制器分別輸出內(nèi)環(huán)速度指令和電機給定轉(zhuǎn)矩至內(nèi)環(huán)速度控制器和轉(zhuǎn)矩控制器，內(nèi)環(huán)速度指令包括電機給定轉(zhuǎn)速；
(4)電機運行時，電機速度檢測器讀取電機瞬時速度，將該電機瞬時速度與內(nèi)環(huán)速度指令中電機給定轉(zhuǎn)速對比得到偏差值I并送至內(nèi)環(huán)速度控制器，然后得到內(nèi)環(huán)速度控制器整定后的內(nèi)環(huán)輸出速度；
(5)同時，電機驅(qū)動器讀取電機瞬時轉(zhuǎn)矩，將該電機瞬時轉(zhuǎn)矩與電機給定轉(zhuǎn)矩對比得到偏差值II并送至轉(zhuǎn)矩控制器，然后得到轉(zhuǎn)矩控制器整定后的內(nèi)環(huán)輸出轉(zhuǎn)矩；
(6)步驟(4)得到的內(nèi)環(huán)輸出速度與步驟(5)得到的內(nèi)環(huán)輸出轉(zhuǎn)矩通過轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊中的轉(zhuǎn)矩限定區(qū)域限制后送至電機驅(qū)動器驅(qū)動電機；
(7)當(dāng)電機運行一周及一周以上時，電機速度檢測器檢測并計算電機每一周期平均速度，并將該平均速度與電機給定轉(zhuǎn)速對比得到偏差值III送至積分學(xué)習(xí)控制器得到新的電機給定轉(zhuǎn)速，同時利用公式計算出平均轉(zhuǎn)矩送至積分學(xué)習(xí)控制器得到新的電機給定轉(zhuǎn)矩；
(8)積分學(xué)習(xí)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)條件和每一周期的平均功率來調(diào)整轉(zhuǎn)矩限定區(qū)域；
(9)重復(fù)步驟(3)至停機。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，電機始終工作于電動狀態(tài)。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，電機的瞬時功率限制在最大瞬時功率的35%~100%。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，電機驅(qū)動器通過讀取其內(nèi)部電流得到電機瞬時轉(zhuǎn)矩。
[0012]本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通過編制于驅(qū)動器中的控制器軟件極大地提高系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)電機運行效率、功率因素、采收率這幾個變量自學(xué)習(xí)優(yōu)化控制；沒有增加多余硬件，易于實現(xiàn)；能夠在不同油井工況時自適應(yīng)負載變化，減少調(diào)配重和維護時間，實現(xiàn)具有對負載變化具有較強魯棒性的優(yōu)化采油。
【附圖說明】
[0013]附圖1為本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器的結(jié)構(gòu)框圖； 附圖2為本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制方法的流程圖；
附圖3為本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制方法中的轉(zhuǎn)矩限定區(qū)域。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器，作進一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器，是由積分學(xué)習(xí)控制器、內(nèi)環(huán)速度控制器、轉(zhuǎn)矩控制器、轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊、電機驅(qū)動器、電機和電機速度檢測器構(gòu)成，積分學(xué)習(xí)控制器、內(nèi)環(huán)速度控制器、轉(zhuǎn)矩控制器、轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊、電機驅(qū)動器和電機依次電路聯(lián)接，電機速度檢測器分別與積分學(xué)習(xí)控制器、內(nèi)環(huán)速度控制器和電機電路聯(lián)接，積分學(xué)習(xí)控制器與轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊電路聯(lián)接。
[0015]上述的，積分學(xué)習(xí)控制器為PID (比例-積分-微分)控制器；內(nèi)環(huán)速度控制器為P (比例)控制器。
[0016]如圖2所示，利用該電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制器的電機直驅(qū)游梁式抽油機積分自學(xué)習(xí)采油控制方法，具體工作步驟如下:
(1)在令平均功率和平均轉(zhuǎn)速一定的條件下，根據(jù)公式T=9549*P/n，設(shè)定電機給定轉(zhuǎn)速和電機給定轉(zhuǎn)矩，送至積分學(xué)習(xí)控制器，由于電機的瞬時功率、瞬時轉(zhuǎn)矩、瞬時轉(zhuǎn)速都不是恒定的，但是平均功率、平均轉(zhuǎn)速可以是恒定的，這樣才能保證電機工作在要求的區(qū)域；
(2)積分學(xué)習(xí)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)條件，利用電機給定轉(zhuǎn)速和電機給定轉(zhuǎn)矩計算得到轉(zhuǎn)矩限定區(qū)域，送至轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊；
(3)積分學(xué)習(xí)控制器分別輸出內(nèi)環(huán)速度指令和電機給定轉(zhuǎn)矩至內(nèi)環(huán)速度控制器和轉(zhuǎn)矩控制器，內(nèi)環(huán)速度指令包括電機給定轉(zhuǎn)速；
(4)電機運行時，電機速度檢測器讀取電機瞬時速度，將該電機瞬時速度與內(nèi)環(huán)速度指令中電機給定轉(zhuǎn)速對比得到偏差值I并送至內(nèi)環(huán)速度控制器，然后得到內(nèi)環(huán)速度控制器整定后的內(nèi)環(huán)輸出速度，由于內(nèi)環(huán)只是在限定區(qū)域內(nèi)且內(nèi)環(huán)只采用比例Ρ控制策略，所以電機瞬時速度隨負載變化也有一定波動；
(5)同時，電機驅(qū)動器通過讀取其內(nèi)部電流得到電機瞬時轉(zhuǎn)矩，將該電機瞬時轉(zhuǎn)矩與電機給定轉(zhuǎn)矩對比得到偏差值II并送至轉(zhuǎn)矩控制器，然后得到轉(zhuǎn)矩控制器整定后的內(nèi)環(huán)輸出轉(zhuǎn)矩；
(6)步驟(4)得到的內(nèi)環(huán)輸出速度與步驟(5)得到的內(nèi)環(huán)輸出轉(zhuǎn)矩通過轉(zhuǎn)矩區(qū)域限制模塊中的轉(zhuǎn)矩限定區(qū)域限制后送至電機驅(qū)動器驅(qū)動電機；
(7)當(dāng)電機運行一周及一周以上時，電機速度檢測器檢測并計算電機每一周期平均速度，并將該平均速度與電機給定轉(zhuǎn)速對比得到偏差值III送至積分學(xué)習(xí)控制器得到新的電機給定轉(zhuǎn)速，同時利用公